Оценка лидар-покрытия и плотности выборки

Один из основных способов контроля качества, когда вы получает данные лидара,- убедиться, что точечные данные лидара имеют соответствующие покрытие и плотность. Особенно важно проверить покрытие и точность в начале работы с данными лидара. Инструмент геообработки Набор данных LAS (LAS dataset), наряду с двумя другими инструментами—Информация о файле точек (Point File Information) и Статистика файла точек LAS в растр (LAS Point Statistics as Raster), являются очень полезными в этом смысле.

Набор данных LAS

Данные для отдельных проектов lidar обычно разбиваются в наборы файлов LAS. Это делается для удобства обработки, а также для того, чтобы сохранить размеры файлов в допустимых пределах. К сожалению, это может обернуться конфликтом между работающими над данными проектами лицами. Набор данных LAS (LAS dataset) позволит вам ссылаться на набор файлов LAS, оперируя ими как единым целым. Используйте инструмент геообработки Создать набор данных LAS (Create LAS Dataset) для создания набора данных LAS.

Инструмент геообработки Создать набор данных LAS (Create LAS Dataset)

Инструмент Создать набор данных LAS (Create LAS Dataset) позволяет вычислить статистику. Если вы не активируете эту опцию, набор данных LAS будет создан быстро, поскольку будут считываться только заголовки файлов LAS. При подсчете статистики необходимо полное сканирование содержимого соответствующих файлов LAS. Требуемое для подсчета статистики время соответствует количеству точек в файлах LAS; однако вы получите в итоге значительно больший объем информации. Сбор статистики рекомендуется производить в случае, когда вы не находитесь в цейтноте.

Как только будет создан набор данных LAS, откройте диалоговое окно Свойства набора данных LAS (LAS Dataset Properties) в окне Каталога (Catalog window). В диалоговом окне отобразится информация о наборе данных LAS в целом, а также о конкретных файлах LAS, которые содержатся в наборе данных. Перейдите в закладку Файлы LAS (LAS Files) диалогового окна.

Диалоговое окно Свойства набора данных LAS (LAS Dataset Properties)

Обратите внимание на столбец Расстояние между точками (Point Spacing) в центре закладки Файлы LAS (LAS Files). Это оцениваемое для каждого файла расстояние между точками. Оно указывается в единицах измерения x,y исходных данных. Оценка будет более точной, если вы вычисляете статистику при создании набора данных LAS.

ПримечаниеПримечание:

Возвращаемое расстояние между точками может оказаться несколько меньшим, чем соответствующее расстояние между импульсами, поскольку каждый импульс лазера может произвести несколько возвращаемых значений.

Для получения графической информации о файлах LAS, в дополнение к другой статистической информации, воспользуйтесь инструментом геообработки Информация о файле точек (Point File Information).

Информация о файле точек (Point File Information)

Инструмент геообработки Информация о файле точек (Point File Information) содержит основную статистику и графическую информацию файлов точечных данных. Основная цель работы данного инструмента - помочь вам просмотреть ваши данные и проверить их корректность. Наборы данных LAS, так же как и отдельные файлы форматов LAS и ASCII, поддерживаются в качестве входных. При выборе папки данный инструмент обрабатывает все находящиеся в ней файлы, имеющие указанный суффикс. При работе с данными lidar в формате LAS рекомендуется создать набор данных LAS и использовать его в качестве входного для инструмента.

Диалоговое окно Информация о файле точек (Point File Information)

Для каждого входного точечного файла, включая все файлы набора данных LAS, инструмент создает один полигон с соответствующими атрибутами и помещает его в целевой класс пространственных объектов. Полигон графически отображает экстент x,y или рамку, ограничивающую данные файла. К атрибутам относится имя файла, число точек, значения z-minimum и z-maximum, а также расстояние между точками.

Результаты работы инструмента Информация о файле точек (Point File Information)

Расстояние между точками, сообщаемое инструментом Информация о файле точек (Point File Information), не является точным и требует комментариев. Для файлов LAS без статистики и точечных данных ASCII используется грубая оценка, получаемую путем сравнения площади экстента данных файла с числом точек. Такая оценка будет более точной, если оцениваемый прямоугольный экстент содержимого файла полностью заполнен данными; в противном же случае она может дать ошибочные, некорректные результаты. Поэтому значение расстояния между точками имеет большую значимость при осуществлении общей оценки наборов файлов. Для получения более надежного и точного значения расстояния между точками при работе с данными LAS рекомендуем вам создавать набор данных LAS с уже посчитанной статистикой и использовать такой набор в качестве входных данных для инструмента.

Бывает полезно отобразить выходной класс пространственных объектов в ArcMap, открыть его атрибутивную таблицу и отсортировать поле расстояния между точками по возрастанию. Можно также присвоить этому полю символы, использовав цветовую шкалу. На рисунке ниже полигоны экстента LAS обозначены различными цветами в зависимости от оценки значения расстояния между точками. Полигоны красного цвета имеют наивысшую плотность точек.

Плотность точек, полученная по результатам работы инструмента Информация о файле точек (Point File Information)

Также вы можете оценить классификацию точек lidar. Эту необходимую процедуру обычно осуществляет провайдер данных lidar. Классификация осуществляется с использованием кодов классов в файлах LAS. Эти коды можно использовать для выделения отражений от земли и от других объектов. При выборе опции Суммировать по коду класса (Summarize by class code) в диалоговом окне Информация о Файле точек (Point File Information) в выходной атрибутивной таблице будет содержаться итоговая статистика по каждому коду класса, имеющемуся в файле LAS. Используйте эту опцию для изучения классов в каждом файле LAS и соответствующей информации о точках, связанной с этими классами. Эта опция может быть использована, к примеру, для проверки диапазона Z точек класса 2 (поверхность земли), а не всех точек: такой анализ - в особенности в случае, если присутствует класс 7 (шум) - может лишь ввести вас в заблуждение, и вы решите, что с вашими данными что-то не так.

Если вся Информация о Файле точек (Point File Information) приемлема, следующим шагом будет использование инструмента геообработки Статистика файла точек LAS в растр (LAS Point Statistics as Raster) для получения более полной информации о распределении точек.

Статистика файла точек LAS в растр (LAS Point Statistics as Raster)

Инструмент геообработки Статистика файла точек LAS в растр (LAS Point Statistics as Raster) позволит вам увидеть пространственное распределение различных показателей точек lidar. Это осуществляется путем описания точек, попадающих в каждую ячейку выходного растра. Вы можете выбрать различные способы описания точек:

Диалоговое окно инструмента Статистика файла точек LAS в растр (LAS Point Statistics as Raster)

Для оценки покрытия и плотности точек число импульсов является хорошим вариантом. При этом оценивается количество последних возвратов, попадающих в данную ячейку и ей присваивается соответствующее значение. Сначала выберете входной набор данных LAS и метод PULSE_COUNT. Затем выберите CELLSIZE. Вы могли бы подумать, что среднее расстояние между ячейками хорошо соответствует размеру ячеек выходного растра, но, как правило, это приводит к появлению большого количества пустых, или NoData, ячеек, поскольку точки, полученные с помощью лидара, распределены не равномерно. Кроме того, выходной растр может стать неоправданно большим. Вместо этого лучше использовать размер ячейки,в несколько раз больший, чем среднее расстояние между точками, но не слишком большой, чтобы иметь возможность определять пробелы и пропуски, которые требуются для дальнейших исследований. Наиболее подходящий размер ячейки - в четыре раза больше расстояния между точками. Например, если интервал считывания данных составляет 1 метр, а размер ячейки равен 4, можно ожидать, в среднем, получить ячейку, содержащую 16 импульсов.

Также, можно оценить плотность точек различных типов. Поскольку большую часть времени вы просто определяете плотность точек, может быть полезным взглянуть на точки, которые попадают в определенный класс. Например, исходя из количества импульсов точек земной поверхности, вы можете определить, насколько хорошо описана земля на территориях, покрытой растительностью. Вы можете контролировать, какие точки используются, устанавливая критерий отбора на закладке Фильтр (Filter) слоя LAS. Свойства фильтра точек, установленные для слоя, используются инструментом. Если вы используете набор данных, а не слой, фильтр не применяется.

После того, как растр создан, его можно просмотреть в ArcMap. Используйте для его отображения цветовую схему, чтобы увидеть ячейки с высокой плотностью и с низкой. Кроме того, можно задать цвет NoData для значений, выбивающихся из общего ряда. Взгляните на различия в плотности и участки с отсутствующими данными. Объяснил ли поставщик данных что-либо, выглядящее неправильно?

На рисунке ниже области черного цвета соответствуют областям NoData, а красным выделены области, где плотность выборки данных высока.

Результаты работы инструмента Статистика файла точек LAS в растр (LAS Point Statistics as Raster)
9/11/2013